JP7112917B2 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶液の塗布によって結晶化膜を形成する技術に関する。

結晶化膜を形成する技術として、半導体材料の溶液を塗布して乾燥させることで、溶液中の半導体材料を結晶成長させて半導体膜を形成する技術が提案されている。例えば、特許文献１は、ノズルの吐出部と基板の表面（塗布対象面）との間に溶液の液溜りを形成した状態でノズルを移動させることにより、液溜りの後方に塗膜を形成しつつ、その塗膜を順次乾燥させて半導体材料を結晶成長させる技術を開示している。

より具体的には、特許文献１は、ノズル胴体部にオーバーハング部を設けることで、ノズル胴体部の下端面と基板の表面との間にこれらの面で挟まれた空間を形成し、その空間内に液溜りを形成することを提案している。そして、このような空間を形成することにより、当該空間内（即ち、液溜り近傍）を、液溜りから蒸発する溶媒で満たして溶媒雰囲気にし、これにより、液溜りから溶媒が蒸発し続けて過飽和状態になること（即ち、当該液溜り内で半導体材料が結晶化すること）を抑制している。又、そのような液溜りの状態を保ってノズルを移動させることにより、液溜りの後方にて塗膜を形成しつつ、溶媒雰囲気から解放される位置（上記空間から抜け出す位置）まで塗膜を相対的に移動させ、これにより、その位置で塗膜から溶媒を順次蒸発させて半導体材料を結晶成長させている。このようにして、特許文献１は、形成する半導体膜の結晶配向度（半導体膜などの結晶化膜において結晶の方向がどの程度揃っているかを表す度合い（配向の度合い）。以下において同様）を高めようとしている。

特許第５８９１９５６号公報

しかし、特許文献１では、液溜りが過飽和状態にならないように上記空間内の雰囲気を精度良く制御しなければならない。一方、半導体材料が結晶成長する位置（即ち、塗膜が上記空間から抜け出す位置）では、雰囲気や温度等について特段の制御が行われているわけではない。このため、半導体材料が結晶成長する位置での雰囲気や温度等の変化が半導体膜の状態（結晶配向度など）に大きな影響を与えるにも拘らず、その位置での雰囲気や温度等の変化に対応できない。よって、特許文献１に開示の技術では、結晶配向度が高い半導体膜を安定的に形成することは難しい。

そこで本発明の目的は、溶液の塗布によって結晶化膜を形成する技術において、結晶配向度が高い結晶化膜を安定的に形成することである。

本発明に係る塗布装置は、処理室と、その処理室内において塗布対象面に沿って相対移動しながら当該塗布対象面に結晶化材料の溶液を塗布するノズルと、処理室の内圧を調整する内圧調整部と、制御部と、を備える。そして、制御部は、ノズルによる溶液の塗布を行う場合、処理室の内圧を内圧調整部で調整することにより、塗布対象面に塗布した溶液を順次乾燥させて結晶化材料を結晶成長させる。

上記塗布装置によれば、処理室の内圧を調整することにより、塗布対象面に塗布した溶液の乾燥速度を調整できる。具体的には、処理室の内圧を低くすることにより、溶液中の溶媒の蒸発を促進して乾燥速度を大きくすることができる。又、処理室の内圧を高くすることにより、溶液中の溶媒の蒸発を抑制して乾燥速度を小さくすることができる。そして、乾燥速度を所望の速度に調整することにより、制御下で、結晶化膜の結晶配向度を高めることができる。

本発明によれば、結晶配向度が高い結晶化膜を安定的に形成できる。

本発明の実施形態に係る塗布装置を示した概念図であって、処理室の内側の構成も示したものである。 基板に対してノズルを相対移動させる方向（所定方向Ｄ１）から見た塗布装置の概念図であって、処理室の内側の構成も示したものである。 塗布装置で実行される制御処理（塗布処理）を示したフローチャートである。 塗布時に形成される液溜り（メニスカス）の状態を示した概念図である。

本発明に係る塗布技術は、結晶化材料の溶液を塗布対象面に塗布して乾燥させることで、溶液中の結晶化材料を結晶成長させて結晶化膜を形成する技術である。ここで、結晶化材料は、半導体材料など、結晶化させることが可能な材料であり、液体（溶媒）に溶かして生成した溶液を乾燥させることで析出させつつ結晶成長させることができる材料である。そして、本発明者は、溶液の乾燥速度や溶媒の蒸発方向が、結晶化材料の１つである半導体材料の結晶成長によって形成される半導体膜の状態（主に、結晶配向度と膜厚の均一度）に大きな影響を与えることを、研究によって見出した。又、本発明者は、溶液の乾燥速度や溶媒の蒸発方向を制御することにより、結晶配向度が高い半導体膜を安定的に形成できることを、更なる研究によって見出した。そして、以下に説明する塗布技術は、そのような研究成果を用いてなされたものである。

以下では、基板の表面を塗布対象面として、当該表面に半導体膜を形成する場合について説明する。尚、本発明に係る塗布技術は、基板の表面を塗布対象面とする場合に限らず、半導体膜を形成できる様々な表面を塗布対象面とする場合にも適用できる。又、本発明に係る塗布技術は、半導体材料の溶液から半導体膜を形成する場合に限らず、溶液の乾燥によって結晶成長させることが可能な結晶化材料を用いて、その結晶化材料の溶液から結晶化膜を形成する場合にも適用できる。

［１］塗布装置の構成
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る塗布装置を示した概念図である。図１及び図２に示されるように、塗布装置は、処理室１と、チャック部２と、溶液供給部３と、内圧調整部４と、制御部５と、記憶部６と、を備える。尚、図２は、基板Ｔｍに対してノズル３１を相対移動させる方向（所定方向Ｄ１）から塗布装置を見たものである。又、図１及び図２では、処理室１の内側の構成も図示されている。

＜処理室１＞
処理室１は、半導体膜の形成に用いられるチャンバである。処理室１は、半導体膜の形成対象となる基板Ｔｍの搬出入が可能となるように、上部と下部とに分割して構成されており、それらを上下方向において近接離間させることが可能である（不図示）。そして、上部と下部とを互いに近付けて合体させることにより、処理室１が密閉される。

＜チャック部２＞
チャック部２は、ステージ２１と、ステージ駆動部２２と、を含む。

ステージ２１は、基板Ｔｍを載せる載置面２１ａを上方へ向けた状態で処理室１内に設置されており、載置面２１ａの所定位置に載せられた基板Ｔｍを吸引することにより、当該基板Ｔｍを所定位置からずれないように固定する。尚、ステージ２１は、吸引力で基板Ｔｍを所定位置に固定するものに限らず、静電気力で固定するもの等、基板Ｔｍを所定位置に固定できる様々なステージに変更可能である。

ステージ駆動部２２は、所定方向Ｄ１におけるステージ２１の移動を可能にする機構であり、制御部５からの指令に従ってステージ２１の動作（移動方向や移動速度など）を制御する。

本実施形態では、ステージ２１は、所定方向Ｄ１に延びた２本のガイドレール２１０によってスライド自在にガイドされている（図２参照）。尚、図１では、ガイドレール２１０の図示が省略されている。又、ステージ駆動部２２は、ボールねじ２２１と、当該ボールねじ２２１の軸部２２１ａを回転させるモータ２２２と、から構成されている（図１、図２参照）。具体的には、ボールねじ２２１の軸部２２１ａは、その軸方向をステージ２１の移動方向（即ち、所定方向Ｄ１）に一致させた状態で、２本のガイドレール２１０の間の位置にてステージ２１の下側に通されている。又、軸部２２１ａの両端部がそれぞれ処理室１の側壁１１Ａ及び１１Ｂに軸支されており、そのうちの一方の端部が、処理室１の外側でモータ２２２に連結されている。そして、ステージ２１の裏面２１ｂ（載置面２１ａと反対側の面）にボールねじ２２１のナット部２２１ｂが固定されている。

この構成によれば、モータ２２２の回転運動をナット部２２１ｂの並進運動に変換でき、これにより、所定方向Ｄ１におけるステージ２１の移動が実現される。そして、ステージ駆動部２２は、制御部５からの指令に従ってモータ２２２の回転を制御することにより、ステージ２１の動作（移動方向や移動速度など）を制御する。又、上記構成によれば、モータ２２２を処理室１の外側に配置できるので、モータ２２２として通常のモータを使用できる。即ち、処理室１内にモータ２２２を配置したとすれば、処理室１内の環境（真空状態や加圧状態など）に適用可能なモータが必要となるが、上記構成であれば、そのようなモータを必要としない。

＜溶液供給部３＞
溶液供給部３は、ノズル３１と、ノズル駆動部３２と、送液ポンプ３３と、を含む。

ノズル３１は、処理室１内において基板Ｔｍの表面（塗布対象面）に沿って相対移動しながら当該表面に半導体材料の溶液を塗布する。本実施形態では、ノズル３１は、塗布装置を上面視したときの処理室１内の所定位置に固定されており、所定方向Ｄ１におけるステージ２１の移動により、当該ステージ２１との関係（即ち、ステージ２１に載せられた基板Ｔｍとの関係）で相対移動する。

本実施形態では、ノズル３１は、スリット状の吐出口３１ａを持ったスリットノズルである（図１、図２参照）。そして、吐出口３１ａの長手方向Ｄ２は、ステージ２１の載置面２１ａに平行（即ち、載置面２１ａに載せられた基板Ｔｍの表面（塗布対象面）に平行）であって、且つ、ステージ２１に対してノズル３１が相対移動する方向（即ち、所定方向Ｄ１）に対して垂直な方向である。即ち、ノズル３１は、塗布した溶液（塗膜）の幅方向に吐出口３１ａの長手方向Ｄ２が一致するように配置されている。

ノズル駆動部３２は、ノズル３１の上下方向の移動を可能にする機構であり、制御部５からの指令に従って、基板Ｔｍに対するノズル３１の高さ位置を調整する。

本実施形態では、ノズル駆動部３２は、ノズル３１を支持するノズル支持部３２１と、ボールねじ３２２と、当該ボールねじ３２２を支持するねじ支持部３２３と、ボールねじ３２２の軸部３２２ａを回転させるモータ３２４と、から構成されている（図１、図２参照）。具体的には、ノズル支持部３２１は、上下方向のスライドが可能な状態で処理室１の天壁１１Ｃに支持されている。そして、処理室１の内側で、ノズル支持部３２１の端部にノズル３１が固定されている。ボールねじ３２２、ねじ支持部３２３、及びモータ３２４は、処理室１の外側に配置されており、ボールねじ３２２の軸部３２２ａは、その軸方向をノズル３１の移動方向（即ち、上下方向）に一致させた状態で、ねじ支持部３２３に上下２箇所で軸支されている。又、軸部３２２ａの一方の端部が、モータ３２４に連結されている。そして、処理室１の外側で、ノズル支持部３２１の端部（ノズル３１が固定された端部とは反対側の端部）にボールねじ３２２のナット部３２２ｂが固定されている。

この構成によれば、モータ３２４の回転運動をナット部３２２ｂの並進運動に変換でき、これにより、ノズル３１の上下方向の移動がノズル支持部３２１を通じて実現される。そして、ノズル駆動部３２は、制御部５からの指令に従ってモータ３２４の回転を制御することにより、基板Ｔｍに対するノズル３１の高さ位置を調整する。又、上記構成によれば、モータ３２４を処理室１の外側に配置できるので、モータ２２２と同様、モータ３２４として通常のモータを使用できる。

送液ポンプ３３は、半導体材料の溶液をノズル３１に送る。具体的には、送液ポンプ３３は、制御部５からの指令に従ってノズル３１への溶液の供給量を調整することにより、ノズル３１からの溶液の吐出量を調整する。

＜内圧調整部４＞
内圧調整部４は、制御部５からの指令に従って処理室１の内圧を調整する。本実施形態では、内圧調整部４は、加減圧ポンプ４１と、調圧器４２と、処理室１の内圧を計測する圧力計４３と、から構成されている（図１参照）。具体的には、加減圧ポンプ４１は、制御部５からの指令に従って処理室１内の加圧及び減圧を選択的に実行する。調圧器４２は、圧力計４３の計測結果に基づいて、処理室１の内圧が制御部５からの指令に応じた値となるように調整する。

＜制御部５＞
制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコンピュータなどの処理装置で構成されており、塗布装置が備える様々な動作部（処理室１、チャック部２、溶液供給部３、内圧調整部４を含む）を制御する。具体的には、制御部５は、記憶部６に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、当該プログラムに従って各動作部を制御する処理部として機能する。即ち、処理部が、制御部５にてソフトウェアで実現される。これにより、塗布装置において、半導体膜の形成に必要な様々な動作が実現される。尚、上記プログラムは、塗布装置内の記憶部６に記憶される場合に限らず、外部の記憶媒体（フラッシュメモリなど）に読取り可能な状態で記憶されてもよい。又、上記処理部は、制御部５を回路で構成することによりハードウェアで実現されてもよい。

そして、ステージ２１に基板Ｔｍが固定され、且つ、処理室１が密閉された後、制御部５は、半導体膜を形成するための制御処理（以下、「塗布処理」を称す）を実行する。尚、塗布処理の詳細については後述する。

＜記憶部６＞
記憶部６は、例えばフラッシュメモリなどで構成されており、各種情報を記憶する。本実施形態では、記憶部６は、上述したプログラムだけでなく、半導体膜の形成に必要な様々な情報（ノズル３１の高さ位置、溶液の吐出量、処理室１の内圧、ヒータの温度などのパラメータの設定値を含む）を記憶する。

［２］塗布装置で実行される制御処理（塗布処理）
次に、塗布装置にて制御部５が実行する塗布処理について説明する。図３は、塗布処理の流れを示したフローチャートである。

塗布処理が開始されると、制御部５は、内圧調整部４を制御することにより、処理室１の内圧を調整する（図３のステップＳ１１）。そして、制御部５は、処理室１の内圧の調整を通じて、後述するステップＳ１３にて基板Ｔｍの表面（塗布対象面）に塗布する溶液の乾燥速度を調整する。具体的には、常圧での溶液の乾燥速度が所望の速度より小さい場合には、制御部５は、減圧によって処理室１の内圧を低くすることにより、溶液中の溶媒の蒸発を促進して乾燥速度を大きくする。一方、常圧での溶液の乾燥速度が所望の速度より大きい場合には、制御部５は、加圧によって処理室１の内圧を高くすることにより、溶液中の溶媒の蒸発を抑制して乾燥速度を小さくする。

ステップＳ１１の後、制御部５は、ステージ駆動部２２及びノズル駆動部３２を制御することにより、基板Ｔｍ上の塗布開始位置にノズル３１をセットする（図３のステップＳ１２）。尚、ステップＳ１２は、ステップＳ１１の前に実行されてもよい。

ステップＳ１１及びＳ１２の後、制御部５は、ステージ駆動部２２及び送液ポンプ３３を制御することにより、ノズル３１の吐出口３１ａから溶液を吐出しつつ、ノズル３１を所定方向Ｄ１へ相対移動させる（図３のステップＳ１３）。本実施形態では、ノズル３１は、所定方向Ｄ１におけるステージ２１の移動により、当該ステージ２１との関係（即ち、ステージ２１に載せられた基板Ｔｍとの関係）で相対移動する。これにより、吐出口３１ａと基板Ｔｍとの間に液溜りＳｐ（メニスカス。図４参照）を形成しつつ、その液溜りＳｐを、基板Ｔｍの表面（塗布対象面）に沿って所定方向Ｄ１へ移動させる。

これにより、ステップＳ１３では、基板Ｔｍの表面（塗布対象面）に塗布された溶液が順次乾燥していき、半導体材料が結晶成長していく。そして、そのときの溶液の乾燥速度が、調整された処理室１の内圧によって所望の速度に規定される。即ち、上記ステップＳ１１～Ｓ１３では、制御部５は、処理室１の内圧を内圧調整部４で調整することにより、基板Ｔｍの表面（塗布対象面）に塗布した溶液を所望の速度で順次乾燥させて半導体材料を結晶成長させる。

図４は、塗布時に形成される液溜りＳｐの状態を示した概念図である。ステップＳ１３では、塗布直後（ノズル３１の吐出口３１ａから溶液が吐出された直後）に溶液が乾燥して半導体材料の結晶化が進むように、制御部５は、送液ポンプ３３を制御して溶液の吐出量を調整することにより、液溜りＳｐの体積を、当該液溜りＳｐの形状が不安定にならない程度に小さくしている（図４参照）。これにより、塗布された溶液が基板Ｔｍの表面上で濡れた状態のまま放置される時間が、例えば特許文献１に開示の技術に比べて短くなる。よって、基板Ｔｍの表面上での溶液の濡れた状態を制御する必要がなく、従って塗布処理に必要な制御が簡略化される。

尚、減圧によって処理室１の内圧を低くした場合、塗布開始前であっても、ノズル３１内の溶液が、圧力差によって吐出口３１ａから滲み出て液溜りを形成しやすい。溶液が滲み出た状態のまま塗布を開始すると、塗布開始直後の初期段階において、吐出口３１ａと基板Ｔｍとの間に形成される液溜りＳｐが、塗布前に滲み出た溶液の分だけ大きくなる。そして、液溜りＳｐが大きくなると、溶液の乾燥が遅れて半導体材料の結晶成長が不安定になる。このような問題を解決するための手段として、塗布開始前に、送液ポンプ３３を逆回転させることで滲み出た溶液をノズル３１内に吸引することが挙げられる。他の例として、塗布開始前に、滲み出た溶液を布などの吸液材で除去することや、液溜りＳｐが小さくなるまでダミー基板への塗布を行うことなどが挙げられる。

又、制御部５は、ステージ駆動部２２を制御することにより、ノズル３１の相対速度を、塗布直後に結晶化する半導体材料の結晶成長速度に応じた速度となるように調整する。具体的には、制御部５は、処理室１の内圧とノズル３１の相対速度との相関データを有しており、処理室１の内圧を調整したとき（即ち、当該内圧の調整を通じて半導体材料の結晶成長速度を調整したとき）、ノズル３１の相対速度を、調整後の内圧から相関データに基づいて導出した速度になるように調整する。一例として、相関データは、形成する半導体膜の結晶配向度が所定水準以上になるという条件を満たす処理室１の内圧とノズル３１の相対速度との相関を数値化したものである。尚、相関データは、記憶部６に記憶されていてもよい。この場合、制御部５は、相関データを記憶部６から読み出して用いる。

一方、処理室１の内圧を調整する前にノズル３１の相対速度が調整された場合（或いは、予め相対速度が設定された場合）には、制御部５は、ステップＳ１１にて処理室１の内圧を調整するときに、その内圧を、調整又は設定後の相対速度から相関データに基づいて導出した内圧となるように調整してもよい。

このように、制御部５は、処理室１の内圧及びノズル３１の相対速度の何れか一方を調整したとき、他方を、調整後の一方の値から相関データに基づいて導出した値になるように調整できる。これにより、塗布した溶液中の半導体材料を、ノズル３１の相対速度と同じ速度で所定方向Ｄ１へ結晶成長させることが可能になる。即ち、半導体材料の結晶成長を、相対移動するノズル３１に追従させることができる。

このように結晶成長をノズル３１に追従させることにより、形成される半導体膜が途切れたり、形成される半導体膜の膜厚が不安定になったりすることを防止できる。そして、結晶成長をノズル３１に追従させた場合、塗布した溶液中の溶媒は、その殆どが塗布直後にノズル３１のすぐ後ろで蒸発するようになる。従って、蒸発した溶媒は、ノズル３１がガイドとなって当該ノズル３１の移動方向に対して後方へ導かれやすくなる。よって、溶媒の蒸発方向が揃いやすくなり、その結果として結晶方向が揃って半導体膜の結晶配向度が高まりやすくなる。尚、図４では、蒸発方向が、液溜りＳｐの後方に図示された矢印によって示されている。

本実施形態では、ノズル３１は、塗布した溶液（塗膜）の幅方向に吐出口３１ａの長手方向Ｄ２が一致するように配置されている。従って、その幅方向における溶液全体において、蒸発する溶媒がノズル３１でガイドされて後方へ導かれる。よって、溶媒の蒸発方向がより揃いやすい。

ステップＳ１３の実行中、制御部５は、ノズル３１が塗布終了位置に到達したか否かを判断し（図３のステップＳ１４）、ステップＳ１４にて「到達した（Ｙｅｓ）」と判断できるまでステップＳ１３及びＳ１４を繰り返す。そして、制御部５は、ステップＳ１４にて「到達した（Ｙｅｓ）」と判断した場合、ステージ駆動部２２及び送液ポンプ３３を制御することにより、溶液の吐出を停止すると共にノズル３１を上方へ後退させる（図３のステップＳ１５）。これにより、塗布処理の一連の流れが終了する。

上記塗布処理によれば、処理室１の内圧を調整することにより、基板Ｔｍの表面（塗布対象面）に塗布した溶液の乾燥速度を調整できる。そして、乾燥速度を所望の速度に調整することにより、制御下で、半導体膜の結晶配向度を高めることができ、その結果として結晶配向度が高い半導体膜を安定的に形成できる。

又、ノズル３１の相対速度を、塗布直後に結晶化する半導体材料の結晶成長速度に応じた速度となるように調整することにより、半導体膜における膜厚の均一度を、半導体材料の構成単位のレベル（即ち、分子レベル）で高めることができる。本実施形態によれば、厚さ方向の分子数が２～５程度である半導体膜を形成する場合であっても、当該厚さ方向の分子数を半導体膜全体で揃えることができる。

ステップＳ１１において、減圧によって処理室１の内圧を低くする場合、溶液中の溶媒の蒸発が促進されて乾燥速度が大きくなるため、基板Ｔｍに対するノズル３１の相対速度を大きくすることができる。よって、半導体膜の形成速度を向上させることができる。本実施形態のように、塗布した溶液を順次乾燥させて半導体材料を結晶成長させる場合、ノズル３１の相対速度を、塗膜を濡れた状態ままベタ塗りで形成する場合（例えば３００ｍｍ／ｓｅｃ）に比べて、常圧であれば０．０２ｍｍ／ｓｅｃ程度まで著しく小さくしなければならない。このため、ノズル３１の相対速度を少しでも大きくすることで、半導体膜の形成速度を格段に向上させることができる。

又、ステップＳ１１では、処理室１内が真空状態になるまで当該処理室１の内圧を内圧調整部４で低下させてもよい。処理室１内を真空状態にすることにより、塗布した溶液から蒸発する溶媒の揺らぎを抑制できる。よって、当該蒸発する溶媒の移動方向（即ち、蒸発方向）がより揃い易くなり、その結果として、形成される半導体膜全体において結晶方向が揃い易くなる。

［３］変形例
［３－１］第１変形例
上記塗布装置は、ステージ２１及びノズル３１を加熱するヒータ（不図示）を更に備えていてもよい。この構成において、制御部５は、処理室１の内圧によって溶液の乾燥速度を調整することに加えて、ヒータを制御することにより溶液の温度を調整し、当該温度の調整を通じて溶液の乾燥速度を調整できる。具体的には、常温での溶液の乾燥速度が所望の速度より小さい場合には、制御部５は、加熱によって溶液の温度を高くすることにより、溶液中の溶媒の蒸発を促進して乾燥速度を大きくすることができる。

又、塗布装置は、ステージ２１及びノズル３１を冷却する冷却器（不図示）を備えていてもよい。この構成において、制御部５は、処理室１の内圧によって溶液の乾燥速度を調整することに加えて、冷却器を制御することにより溶液の温度を調整し、当該温度の調整を通じて溶液の乾燥速度を調整できる。具体的には、常温での溶液の乾燥速度が所望の速度より大きい場合には、制御部５は、冷却によって溶液の温度を低くすることにより、溶液中の溶媒の蒸発を抑制して乾燥速度を小さくすることができる。

上記２つの例において、制御部５は、溶液の温度（ノズル３１の温度であってもよい）とノズル３１の相対速度との相関データを有していてもよい。そして、制御部５は、溶液の温度及びノズル３１の相対速度の何れか一方を調整したとき、他方を、調整後の一方の値から相関データに基づいて導出した値になるように調整してもよい。これにより、溶液の乾燥速度を、処理室１の内圧と溶液の温度という２つのパラメータで調整できるため、より精度の高い制御が可能になる。

又、溶液の温度だけで乾燥速度を調整しようとした場合、半導体材料が変質し得る温度まで溶液の温度を高めなければならず、溶液の温度だけでは乾燥速度を所望の速度に調整できない場合がある。このような場合でも、処理室１の内圧の調整を組み合わせることにより、溶液の温度上昇を制限しつつも、その溶液の乾燥速度を所望の速度に調整することが可能になる。

［３－２］第２変形例
塗布時のノズル３１の相対速度を一定の相対速度Ｖ０にした場合、形成される半導体膜の膜厚が、塗布開始位置で所望の膜厚より小さくなり、そこから徐々に大きくなっていって安定するといった現象（第１現象）が生じることがある。或いは、半導体膜の膜厚が、塗布開始位置で所望の膜厚より大きくなり、そこから徐々に小さくなっていって安定するといった現象（第２現象）が生じることがある。

そこで、これらの現象が生じる場合には、制御部５は、ノズル駆動部３２を制御することにより、ノズル３１の相対速度を次のように制御してもよい。即ち、制御部５は、ノズル３１による溶液の塗布を開始してから、所定期間、ノズル３１を第１相対速度Ｖ１で相対移動させる。ここで、第１相対速度Ｖ１は、塗布開始位置から半導体膜の膜厚が所望の膜厚となるように調整された速度である。具体的には、上記第１現象が生じる場合には、第１相対速度Ｖ１は、上記一定の相対速度Ｖ０よりも小さい速度に設定される。一方、上記第２現象が生じる場合には、第１相対速度Ｖ１は、上記一定の相対速度Ｖ０よりも大きい速度に設定される。

その後、制御部５は、ノズル３１を、第１相対速度Ｖ１とは異なる第２相対速度Ｖ２で相対移動させる。一例として、第２相対速度Ｖ２は、上記一定の相対速度Ｖ０に等しい速度に設定される。尚、制御部５は、第１相対速度Ｖ１を、所定期間が経過したときに第２相対速度Ｖ２となるよう徐々に大きく又は小さくしてもよい。

このような制御によれば、塗布開始位置で生じる上記現象（第１現象又は第２現象）に応じて、塗布開始直後のノズル３１の相対速度を小さく又は大きくすることができる。よって、塗布開始直後においても所望の膜厚になるまで半導体材料を結晶成長させることができ、その結果として、形成される半導体膜全体において膜厚を均一にすることができる。

又、制御部５は、塗布過程において、ノズル３１の相対速度に限らず、処理室１の内圧や溶液の温度などの様々なパラメータを、形成される半導体膜の状態が向上するように変更してもよい。

［３－３］第３変形例
上記塗布装置は、送液ポンプ３３をマスターポンプとして、当該送液ポンプ３３で駆動できる着脱可能なスレイブポンプ（ダイヤフラムポンプなど）を更に備えていてもよい。これにより、吐出量を多くする場合には、スレイブポンプを取り外した状態で、送液ポンプ３３によってノズル３１への溶液の供給を行い、吐出量を少なくする場合には、スレイブポンプを取り付けることにより、当該スレイブポンプによってノズル３１への溶液の供給を行うことができる。即ち、用途に応じてポンプを使い分けることができる。

又、この構成によれば、ヒータ等による加熱に対して熱対策を施す必要のないポンプ（ダイヤフラムポンプなど）をスレイブポンプとして用いることにより、マスターポンプを加熱せずにスレイブポンプだけを加熱して、溶液の温度を高めることができる。この場合、マスターポンプに対して熱対策を施す必要がないため、マスターポンプとして、熱対策が施されていないモータ等で駆動する通常のポンプを用いることができる。

［３－４］第４変形例
上記塗布装置において、ステージ２１との関係でのノズル３１の相対移動は、ノズル３１は移動させずにステージ２１を移動させることで実現される場合に限らず、ステージ２１を移動させずにノズル３１を移動させることで実現されてもよい。更には、ステージ２１及びノズル３１の両方を移動させることで、ノズル３１の相対移動が実現されてもよい。又、ノズル３１の相対移動は、１次元的な移動に限らず、ステージ２１の載置面２１ａに沿った２次元的な移動であってもよい。

［３－５］第５変形例
上記塗布装置は、処理室１に対して減圧又は加圧の何れかのみを行う装置であってもよい。又、ノズル３１は、スリットノズルに限らず、形成する半導体膜の形状に応じて適宜変更できる。

上記塗布処理では、処理室１の内圧（又は溶液の温度）とノズル３１の相対速度との相関に基づいて各種パラメータを制御する場合に限らず、処理室１の内圧、溶液の温度（ノズル３１の温度であってもよい）、溶液の乾燥速度、溶液の過飽和度、結晶成長速度、ノズル３１の相対速度などのパラメータから選択した２つのパラメータの間に相関を持たせることで、その相関に基づいて各種パラメータを制御してもよい。

［３－６］他の変形例
処理室１の内圧を調整できる上記塗布装置は、塗膜を濡れた状態ままベタ塗りで形成する場合にも適用でき、これにより、塗膜全体において膜厚を均一にすることができる。そして、このような塗布装置は、膜厚を均一にすることが好ましい機能性膜（カラーフィルタ、導電膜、ポリイミド膜など）の形成に適している。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 処理室
２ チャック部
３ 溶液供給部
４ 内圧調整部
５ 制御部
６ 記憶部
１１Ａ、１１Ｂ 側壁
１１Ｃ 天壁
２１ ステージ
２１ａ 載置面
２１ｂ 裏面
２２ ステージ駆動部
３１ ノズル
３１ａ 吐出口
３２ ノズル駆動部
３３ 送液ポンプ
４１ 加減圧ポンプ
４２ 調圧器
４３ 圧力計
２１０ ガイドレール
２２１ ボールねじ
２２１ａ 軸部
２２１ｂ ナット部
２２２ モータ
３２１ ノズル支持部
３２２ ボールねじ
３２２ａ 軸部
３２２ｂ ナット部
３２３ ねじ支持部
３２４ モータ
Ｄ１ 所定方向
Ｄ２ 長手方向
Ｓｐ 液溜り
Ｔｍ 基板
Ｖ０ 一定の相対速度
Ｖ１ 第１相対速度
Ｖ２ 第２相対速度

Claims (8)

1. 処理室と、
   前記処理室内において塗布対象面に沿って相対移動しながら当該塗布対象面に結晶化材料の溶液を塗布するノズルと、
   前記処理室の内圧を調整する内圧調整部と、
   前記処理室の内圧と前記ノズルの相対速度との相関データを有する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ノズルによる前記溶液の塗布を行う場合、前記処理室の内圧を前記内圧調整部で調整することにより、前記塗布対象面に塗布した前記溶液を順次乾燥させて前記結晶化材料を結晶成長させ、
   前記制御部は、前記処理室の内圧及び前記ノズルの相対速度の何れか一方を調整したとき、他方を、調整後の前記一方の値から前記相関データに基づいて導出した値になるように調整する、塗布装置。
2. 前記制御部は、前記ノズルによる前記溶液の塗布を行う場合、前記処理室内が真空状態になるまで当該処理室の内圧を前記内圧調整部で低下させる、請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記相関データは、形成する結晶化膜の結晶配向度が所定水準以上になるという条件を満たす前記処理室の内圧と前記ノズルの相対速度との相関を数値化したものである、請求項１又は２に記載の塗布装置。
4. 前記ノズルは、スリット状の吐出口を持ったスリットノズルであり、
   前記吐出口の長手方向は、前記塗布対象面に平行であって、且つ、前記ノズルが相対移動する方向に対して垂直な方向である、請求項１～３の何れかに記載の塗布装置。
5. 前記制御部は、
   前記ノズルによる前記溶液の塗布を開始してから、所定期間、前記ノズルを第１相対速度で相対移動させ、
   その後、前記ノズルを、前記第１相対速度とは異なる第２相対速度で相対移動させる、請求項１～４の何れかに記載の塗布装置。
6. 前記結晶化材料は半導体材料である、請求項１～５の何れかに記載の塗布装置。
7. 結晶化膜の形成に用いる処理室の内圧を調整し、
   前記処理室内において塗布対象面に沿ってノズルを相対移動させながら当該塗布対象面に結晶化材料の溶液を塗布し、
   これにより、前記塗布対象面に塗布した前記溶液を順次乾燥させて前記結晶化材料を結晶成長させ、
   前記処理室の内圧及び前記ノズルの相対速度の何れか一方を調整したとき、前記処理室の内圧と前記ノズルの相対速度との相関データを用いて、他方を、調整後の前記一方の値から前記相関データに基づいて導出した値になるように調整する、塗布方法。
8. 前記相関データは、形成する結晶化膜の結晶配向度が所定水準以上になるという条件を満たす前記処理室の内圧と前記ノズルの相対速度との相関を数値化したものである、請求項７に記載の塗布方法。

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